DE102011003622A1

DE102011003622A1 - Flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrat und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE102011003622A1
Application number: DE102011003622A
Authority: DE
Inventors: Robert FAUL; Andreas Drost
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2031-02-04
Also published as: DE102011003622B4

Abstract

Bei dem Verfahren zum Herstellen eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 wird zunächst ein erstes und ein zweite flexibles Foliensubstrat 20, 40 bereitgestellt, wobei zumindest ein Teilbereich einer Hauptoberfläche des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrats 20, 40 an einer Mehrzahl von getrennt eingeordneten Verbindungsgebieten 32 ein Verbindungsmaterial 33 aufweist, wobei die Verbindungsgebiete 32 maximal eine Abmessung A₀ aufweisen und zumindest mit einem Abstand B₀ von einem benachbarten Verbindungsgebiet 32 beabstandet sind, wobei der Abstand B₀ größer als die Abmessung A₀ ist, und wobei das Verbindungsmaterial 33 an den Verbindungsgebieten 32 zumindest eine Dicke D₀ zur Beabstandung des ersten und zweiten Foliensubstrats 20, 40 aufweist. Daraufhin wird das erste und das zweite flexible Foliensubstrat 20, 40 zumindest in dem Teilbereich 12 mittels des Verbindungsmaterials 33 an den getrennten Verbindungsgebieten 32 verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrat und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine gezielte Einstellung der Topologie eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats bei dessen Herstellung, wobei das mehrschichtigen Schaltungssubstrats aus einer Mehrzahl von flexiblen Einzelfolien oder Foliensubstraten aufgebaut ist, die mittels eines Verbindungsmaterials, das an getrennten und speziell positionierten Verbindungsgebieten angeordnet ist, mechanisch verbunden sind, um eine vorgegebene Flexibilität des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats, beispielsweise in einer oder mehreren Vorzugsbiegerichtungen, zu erhalten.
Auf dem technischen Gebiet der Leiterplattenfertigung werden flexible Substrate insbesondere mit Leiterbahnen aus Kupfer häufig in einer Volumenproduktion gefertigt. Solche flexiblen Substrate bzw. Substratfolien, die auch als Flex-Folien bezeichnet werden, weisen beispielsweise eine Substratdicke von 25 μm, 50 μm oder 125 μm auf. Werden nun zwei oder mehr solche Flex-Folien zusammenlaminiert oder zusammengeklebt, entsteht ein Flex-Folienstapel (Folien-Stack), der eine deutlich geringere Flexibilität bzw. Biegsamkeit als eine einzelne Flex-Folie aufweist. Solche Flex-Folienstapel sind dabei insbesondere bei einer Biegebelastung hohen, ortsspezifischen Biegestress- oder Scherstress-Belastungen ausgesetzt, die bereits nach wenigen Biegevorgängen bzw. Biegezyklen zu einer mechanischen Beschädigung des Flex-Folienstapels führen können.
10 zeigt nun ein bekanntes Schaltungssubstrat 100 gemäß dem Stand der Technik mit einer Substratfolie 101, Leiterbahnen 102 und einer Schutzschicht 103. Auf einer ersten Hauptoberfläche 101a der Substratfolie 101 sind Leiterbahnen 102, die beispielsweise aus einem Kupfermaterial bestehen, aufgebracht. Wie in 10 dargestellt ist, sind die Leiterbahnen 102 an deren freiliegenden Oberflächen von der Schutzschicht 103 umgeben bzw. darin eingebettet, wobei, wie in 10 dargestellt ist, üblicherweise die Topographie der Leiterbahnen 102 durch die Schutzschicht 103 nicht vollständig eingeebnet wird. Dieses als Einlagen-Flexsubstrat bezeichnete Foliensubstrat 100 weist nun beispielsweise eine Flexibilität bzw. Biegsamkeit X₀ auf, die von den Materialeigenschaften der Substratfolie 101, der Leiterbahnen 102 und der Schutzschicht 103 und von der Dicke d₀ des Foliensubstrats 100 abhängt.
Zur Beschreibung der Biegsamkeit bzw. Flexibilität einer Substratanordnung wird häufig die Anzahl von Biegezyklen, d. h. von Biegevorgängen um einen bestimmten Biegewinkel, verwendet, bis beispielsweise ein Defekt der elektrischen Funktion oder eine mechanische Beschädigung auftritt. Solche Defekte können sich beispielsweise in dem Bruch einer Leiterbahn, einem Lösen eines Kontakts oder einer Delamination des Schichtaufbaus zeigen.
Die Anzahl der Biegezyklen bis zu einem elektrischen oder mechanischen Defekt hängt dabei stark von dem jeweiligen Biegeradius des Foliensubstrats ab. Kleine Biegeradien, die eine starke Verformung der jeweils betroffenen Materialbereiche zur Folge haben, führen unter Umständen bereits nach einer relativ geringen Anzahl von Biegevorgängen zu einem elektrischen oder mechanischen Defekt. Bei großen Biegeradien mit einer relativ geringfügigen mechanischen Verformung der jeweiligen Substratbereiche kann eine sehr hohe Anzahl von Biegezyklen, z. B. mehrere Millionen Biegezyklen, erreicht werden, ohne dass ein Defekt an dem Schichtsubstrat auftritt.
Bezüglich des in 10 dargestellten Foliensubstrats 100 wird noch darauf hingewiesen, dass die Leiterbahnen 102 (wie in 10 dargestellt) direkt auf der Hauptoberfläche 101a der Substratfolie 101 angeordnet sind, wobei gleichermaßen zwischen den Leiterbahnschichten 102 und der Oberfläche 101a der Substratfolie 101 noch eine Klebeschicht (nicht gezeigt in 10) vorhanden sein kann. Beide beschriebenen Alternativen gemäß der 10, d. h. mit oder ohne Klebeschicht zwischen den Leiterbahnen 102 und der Substratoberfläche 101a, sind somit als ein einlagiges Foliensubstrat bzw. Einlagen-Flexsubstrat anzusehen.
Anhand von 11 wird nun ein mehrschichtiges Foliensubstrat 120 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Wie in 11 dargestellt ist, sind zwei (oder auch mehr) Substratebenen, d. h. Einlagen-Flexsubstrate, wie sie beispielsweise anhand von 10 beschrieben wurden, miteinander verklebt bzw. laminiert. So weist die erste Substratebene 100 wiederum die Substratfolie 101, die Leiterbahnen 102 und die Schutzschicht 103 auf. Entsprechend weist die zweite Substratebene 110 eine Substratfolie 111, Leiterbahnen 112 und eine Schutzabdeckung 113 auf.
Um die gegenseitige Verbindung des ersten einschichtigen Foliensubstrats 100 mit dem zweiten einschichtigen Foliensubstrat 110 vorzunehmen, ist zwischen beiden Foliensubstraten 100, 110 eine Klebstoffschicht 104 zur ganzflächigen Verbindung des ersten und zweiten einschichtigen Foliensubstrats 100, 110 angeordnet. Daraus ergibt sich eine Gesamtdicke d₁ der in 11 gezeigten Gesamtanordnung 120, d. h. des dort gezeigten mehrschichtigen Foliensubstrats 120. Aufgrund der mit dem Klebstoffmaterial 104 ganzflächig verbundenen einschichtigen Foliensubstrate 100, 110 ergibt sich je nach Beschaffenheit des Klebstoffmaterials 104 und des Materials für die Schutzschichten 103, 113 für die Gesamtanordnung, d. h. für das mehrschichtige Foliensubstrat 120, gegenüber dem in 10 dargestellten einschichtigen Foliensubstrat 100 eine deutlich reduzierte Biegsamkeit bzw. Flexibilität X₁. Somit kann beispielsweise mit dem gleichen Kraftaufwand bei dem mehrschichtigen Foliensubstrat 120 von 11 eine deutlich geringere Biegung gegenüber dem in 10 dargestellten einschichtigen Foliensubstrat 100 erreicht werden.
12 zeigt nun mögliche Stressverläufe bei einer Biegebeanspruchung des in 11 dargestellten mehrschichtigen Foliensubstrats 120 über dessen Dicke d₁. Wird beispielsweise bei dem mehrschichtigen Foliensubstrat 120 eine Biegebeanspruchung ausgeübt, z. B. durch die Kraft F (in 12 senkrecht nach unten in der Zeichenebene), so ergibt sich die in 12 prinzipiell dargestellte mechanische Schicht-Stressverteilung über der Gesamtschichtdicke d₁ aufgrund mikromechanischer Kräfte, die der Biegekraft F entgegenstehen. Wie in 12 dargestellt ist, ergeben sich entlang der Dicke d₁ des mehrschichtigen Foliensubstrats 120 in Richtung der oberen Hauptoberfläche 120a des mehrschichtigen Foliensubstrats 120 sich erhöhende Zugkräfte, während sich in Richtung der unteren Hauptoberfläche 120b des mehrschichtigen Foliensubstrats 120 sich erhöhende Druckkräfte aufgrund der Biegekraft bzw. Biegebeanspruchung F ergeben. Bei einer Biegebeanspruchung des mehrschichtigen Foliensubstrats 120 von 11 führen die Zugkräfte beispielsweise zu einer Materialdehnung und die Druckkräfte zu einer Materialstauchung der entsprechenden Bereiche des mehrschichtigen Foliensubstrats 120. Solange eine Elastizitätsgrenze des mehrschichtigen Foliensubstrats von 11 nicht übersteigende Dickebeanspruchung anliegt, ist die Verformung des mehrschichtigen Foliensubstrats 120 reversibel.
Bezüglich der in 10 und 11 dargestellten ein- oder mehrschichtigen Foliensubstrate 100 bzw. 120 sollte beachtet werden, dass die jeweiligen Leiterbahnen nicht nur auf einer der Hauptoberflächen der Substratfolien bzw. Flex-Substrate 101, 111, sondern auch auf gegenüberliegenden Hauptoberflächen angeordnet sein können. Darüber hinaus können elektrische Kontaktierungsverbindungen, wie z. B. Durchführungskontaktierungen (Vias), zwischen Leitbahnen gegenüberliegender Hauptoberflächen (d. h. Rückseite und Vorderseite) bzw. zu Metallisierungsschichten vorhanden sein. So führen insbesondere bei elektrischen Verbindungen in Form von Durchkontaktierungen durch die jeweiligen Foliensubstrate hindurch zu zumindest lokalen Versteifungen des resultierenden Foliensubstrats und somit zu einer Reduzierung der Flexibilität bzw. Biegsamkeit der Gesamtanordnung, da die Durchkontaktierungen in Form beispielsweise von Metallhülsen eine hohe örtliche Steifigkeit aufweisen. Anliegende Biegekräfte bzw. Biegbeanspruchungen können somit sogenannte Hülsenbrüche der Durchkontaktierungen oder eine Delamination der einzelnen Schichten hervorrufen.
Ferner können bei den in 10 und 11 dargestellten ein- bzw. mehrschichtigen Foliensubstraten 100 bzw. 120 auf einer der Hauptoberflächen in der verwendeten Foliensubstrate 100 bzw. 110 elektrische bzw. elektronische Bauelemente angeordnet und integriert sein. Als elektrische Bauelemente werden Bauelemente mit passiven elektrischen Eigenschaften zusammengefasst, z. B. Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten, während als elektronische Bauelemente ferner Bauelemente mit aktiven elektrischen Eigenschaften, z. B. Halbleiterchips, bezeichnet werden. Die elektrische Kontaktierung dieser elektrischen oder elektronischen Bauelemente kann beispielsweise mit Hilfe elektrisch leitfähiger Klebstoffe oder durch ein Lotmaterial realisiert werden, sofern sie nicht direkt beispielsweise per Siebdruck mit den Leiterbahnen kontaktiert sind. Bei einer Biegebeanspruchung der Gesamtanordnung, d. h. des mehrschichtigen Foliensubstrats 120, können nun die Verbindungsstellen zwischen Leiterbahnen und elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen mechanisch beschädigt werden bzw. brechen. Die Bruchgefahr hängt dabei unmittelbar mit der Stärke der anliegenden Biegebeanspruchung zusammen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrat und ein Verfahren zum Herstellen desselben zu schaffen, bei dem das resultierende mehrschichtige Foliensubstrat einerseits sehr widerstandsfähig gegenüber möglichen Biegbeanspruchungen und andererseits gezielt anpassbar an vorgegebene Biegebeanspruchungen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrat gemäß Anspruch 1 oder 16 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats gemäß Patentanspruch 19 oder 32 gelöst.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung und Topologie zur Assemblierung von Foliensubstraten mit elektrischer und/oder elektronischer Funktionen zu flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstraten zu ermöglichen, indem bei einem beispielsweise zweischichtigen Foliensubstrat die beiden Einzelfoliensubstrate lediglich an geometrisch vorgegebenen, räumlich getrennten Verbindungspositionen mit einem Verbindungsmaterial, wie z. B. Klebstoff oder Lotmaterial, verbunden werden. Dabei ist die Anordnung der mechanischen Verbindungspunkte als auch deren geometrische Ausdehnung und Verteilung so gewählt, dass sich ein Soll-Biegeradius beispielsweise entlang einer Vorzugsbiegelinie zumindest in einem Teilbereich des resultierenden flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats ergibt. So werden erfindungsgemäß geometrische Gebiete und deren Ausrichtung bzw. Anordnung zueinander definiert, in denen eine mechanische Verbindung, z. B. Klebeverbindung oder Lötverbindung, und eventuell auch elektrische Verbindungen angeordnet sind. Diese Verbindungsgebiete sind räumlich voneinander getrennt und mit einem vorgegebenen Mindestabstand zueinander angeordnet. Somit weisen zusammenhängende geometrische Gebiete zwischen gegenüberliegenden Hauptoberflächen des ersten und zweiten zu verbindenden flexiblen Foliensubstrats nur an vorgegebenen, getrennten Verbindungsgebieten ein Verbindungsmaterial zur mechanischen Fixierung auf. Die mechanischen Verbindungsgebiete zwischen den gegenüberliegenden Hauptoberflächen des ersten und zweiten zu verbindenden flexiblen Foliensubstrats sind nun entsprechend eines vorgegebenen, geometrischen Zusammenhangs zwischen der Ausdehnung der getrennt angeordneten Verbindungsgebiete, und dem Abstand zwischen benachbarten Verbindungsgebieten, d. h. der Ausdehnung verbindungsfreier Gebiete, so von den geometrischen Größen wie beispielsweise der Foliendicke und der Dicke des Verbindungsmaterials an den Verbindungsgebieten abgeleitet, so dass bei der Verbindung von zwei flexiblen Foliensubstraten zu einem resultierenden flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrat insgesamt ein gegenüber dem vorliegenden Stand der Technik einerseits verbesserte Flexibilität als auch gezielt einstellbare Flexibilität erhalten wird. Damit können insbesondere Teilbereiche des resultierenden flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats so ausgebildet werden, um einer vorgegebenen Biegebeanspruchung ausgesetzt werden zu können. Dazu wird an dem flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrat bzw. zumindest in Teilbereichen desselben durch die gezielte Anordnung und Ausgestaltung der Verbindungsgebiete ein vorgegebener Biegeradius (Soll-Biegeradius), der beispielsweise eine vorgegebene Vorzugsbiegerichtung aufweist, basierend auf den Abmessungen und Materialeigenschaften der verwendeten flexiblen Foliensubstrate bzw. des Verbindungsmaterials und dessen Grundfläche, Dicke und Beabstandung eingestellt.
Sind nun beispielsweise bei einem flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrat in Form eines Folienstapels bzw. Foliensubstratstapels bestimmte Teilbereiche oder Gebiete (voraussichtlich) unterschiedlichen Biegeanforderungen ausgesetzt, so können unterschiedliche geometrische Ausbildungen der mechanischen Verbindungsgebiete und deren Anordnung abhängig beispielsweise von einer Dicke (Mindestdicke) des Verbindungsmaterials an den Verbindungsgebieten und eines erreichbaren Soll-Biegeradius die Abstände benachbarter bzw. gegenüberliegender mechanischer Verbindungsgebiete gewählt werden, um den Soll-Biegeradius (zumindest bereichsweise) einzustellen bzw. zu verändern. Geht man beispielsweise von einer linearen Ausrichtung der Verbindungsgebiete aus, wird der Abstand (Mindestabstand) gegenüberliegender mechanischer Verbindungsgebiete entsprechend des einzustellenden Soll-Biegeradius gewählt. Erfindungsgemäß ist nun insbesondere der Abstand z. B. gegenüberliegender Verbindungsgebiete, die entlang benachbarter Verbindungslinien angeordnet sind, größer als eine Abmessung, wie z. B. der Durchmesser, die Seitenlänge oder die Breite, der Verbindungsgebiete zu wählen. Erfindungsgemäß sind dabei die mechanischen Verbindungsgebiete als in sich abgeschlossene „punktförmige” oder streifenförmige Gebilde zu verstehen, die voneinander getrennt angeordnet sind. Die effektive oder wirksame Abmessung der Verbindungsgebiete ergibt sich dabei beispielsweise aus der Ausdehnung des jeweiligen Verbindungsgebiets in Richtung eines gegenüberliegenden Verbindungsgebiets, das sich in einem benachbarten Verbindungsbereich befindet, und z. B. durch den geometrischen Schwerpunkt oder Mittelpunkt dieses Verbindungsgebiets hindurch.
Flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrate können nun insbesondere so entworfen werden, dass diese zumindest bereichsweise für eine vorgegebene Biegeanforderung ausgelegt sind, indem diese Bereiche einen Soll-Biegeradius, d. h. einen einstellbaren bzw. erreichbaren Biegeradius, aufweisen.
Basierend auf dem erfindungsgemäßen Konzept kann nun für ein flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrat eine Topologie gefunden werden, um bei einer Assemblierung von zumindest zwei flexiblen Foliensubstraten (Flex-Folien bzw. Einlagen-Flexfolien) mit elektrischen und/oder elektronischen Funktionen eine Biegsamkeit bzw. Flexibilität des resultierenden Folienstapels, d. h. des resultierenden flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats, zu erhalten, die einerseits gegenüber Einzelfoliensubstratanordnungen nicht deutlich reduziert ist und andererseits entsprechend vorgegebenen Biegebeanspruchungen gezielt eingestellt werden kann. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Ausgestalten der Topologie eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats erreicht, dass in der Gesamtanordnung des Folienstapels die ortsspezifische Biegestress- oder Scherstress-Belastung deutlich geringer ist, als dies mit herkömmlichen mehrschichtigen Schaltungssubstraten möglich ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a–d Prinzipdarstellungen eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats mit jeweiligen Verbindungsgebieten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2a–d eine Prinzipdarstellung der geometrischen Anordnung von Verbindungsgebieten des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3a–d Prinzipdarstellung der geometrischen Anordnung der Verbindungsbereiche bei einem flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrat gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Draufsicht auf ein flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrats gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Querschnittsansicht eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische Querschnittsansicht eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine schematische Querschnittsansicht eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 eine schematische Querschnittsansicht eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9a–b Ablaufdiagramme eines Herstellungsverfahrens für ein flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrat gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 eine schematische Querschnittsansicht eines einschichtigen Foliensubstrats gemäß dem Stand der Technik;
11 eine schematische Querschnittsansicht eines mehrschichtigen Foliensubstrats gemäß dem Stand der Technik; und
12 eine schematische Darstellung der Biegebeanspruchung über der Dicke des mehrschichtigen Foliensubstrats gemäß dem Stand der Technik.
Bevor nachfolgend die vorliegende Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Im Folgenden wird nun anhand von 1a–d ein erstes Ausführungsbeispiel für ein flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1a zeigt in einer schematischen Draufsicht auf zumindest einen Teilbereich 12 eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 mit den rechteckigen Verbindungsgebieten 32. Zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung sind nur 16 Verbindungsgebiete 32 beispielhaft dargestellt, wobei die nachfolgenden Ausführungen auf eine i. W. beliebige Anzahl von Verbindungsgebieten 32 anwendbar ist.
Wie nun in 1b in Form einer Querschnittsansicht des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 dargestellt ist, sind die Verbindungsgebiete 32 vorgesehen, um ein erstes einschichtiges Foliensubstrat 20 und ein zweites einschichtiges Foliensubstrat 40 miteinander zu verbinden. Wie in 1b dargestellt ist, weist das einschichtige Foliensubstrat 20 eine Einlagen-Flex-Folie bzw. Substratfolie 22 auf. Die zweite Substratebene 40 des erfindungsgemäßen flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 weist nun beispielsweise eine weitere Substratfolie bzw. ein Einlagen-Flex-Substrat 42 auf. Bei dem in 1b dargestellten flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrat 10 sind die Verbindungsgebiete 32 z. B. direkt an den einschichtigen Foliensubstraten 22 und 42 angeordnet und mit denselben verbunden. In den nachfolgenden Ausführungsbeispiele werden noch optionale Schutzschichten für die Foliensubstrate 22 bzw. 42 beschrieben, die dann auch mit den Verbindungsgebieten 32 verbunden sein können.
Wie nun in 1c in Form einer Querschnittsansicht einer optionalen Ausgestaltung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 dargestellt ist, weist das einschichtige Foliensubstrat 20 beispielsweise ein elektrisches oder elektronisches Funktionselement 24, z. B. eine Leiterbahn, auf. Elektrische oder elektronische Funktionselemente werden im Nachfolgenden einfach als Funktionselemente bezeichnet.
Das Funktionselement 24 ist zum Beispiel mit einer Schutzschicht 26 abgedeckt, wobei die Schutzschicht 26 beispielsweise nicht vollständig die Topographie des Funktionselements 24 (z. B. einer Leiterbahn) einebnet. Bezüglich der beispielsweise als Leiterbahn ausgebildeten elektrischen oder elektronischen Elemente 20 wird darauf hingewiesen, dass diese z. B. noch mittels eines Klebstoffs oder einer Klebstoffschicht (nicht gezeigt in 1c) auf der Hauptoberflächen 22a oder auch auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche 22b der Substratfolie 22 angeordnet sein können.
Die zweite Substratebene 40 des erfindungsgemäßen flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 weist nun beispielsweise eine weitere Substratfolie bzw. ein Einlagen-Flex-Substrat 42, elektrische bzw. elektronische Funktionselemente 44, 46 und optional eine Schutzschicht 48 auf. Auf der oberen Hauptoberfläche 42a der Substratfolie 42 sind nun optional die Schaltungselemente 44 bzw. 46 angeordnet, die wiederum von einer Schutzschicht 48 umgeben sind. Auch bei der zweiten Substratebene 40 des erfindungsgemäßen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 sind die Schaltungselemente 44, 46 beispielsweise nicht vollständig durch die Schutzschicht 48 eingebettet, so dass die Topographie der Schaltungselemente 44, 46 beispielsweise auch in der zweiten Substratebene 40 nicht vollständig eingeebnet ist. Natürlich können einzelne oder beide Schutzschichten 26, 48 so ausgebildet sein, um die Oberflächen der Substratebenen 20, 40 vollständig einzuebnen, um beispielsweise ebene Oberflächen zu erhalten.
Wie in 1c dargestellt ist, ist das elektrische bzw. elektronische Funktionselement 24 der ersten Substratebene 20 versetzt zu den Verbindungsgebieten 32 angeordnet, während die elektrischen bzw. elektronischen Funktionselemente 44, 46 der zweiten Substratebene mit den Verbindungsgebieten 32 ausgerichtet angeordnet sind. Die nachfolgenden Ausführungen werden noch zeigen, dass die Funktionselemente 24, 44, 46 abhängig von deren Flexibilität beispielsweise bevorzugt an bestimmten Gebieten der ersten oder zweiten Substratebene 20, 40 des mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 angeordnet sind. Ist beispielsweise die Flexibilität eines Funktionselements ausreichend hoch, so kann dieses Funktionselement an im Wesentlichen einer beliebigen Position an der zugehörigen Substratebene 20, 40 angeordnet sein. Ist nun beispielsweise die Flexibilität eines oder mehrerer der Funktionselemente deutlich geringer als die der zugeordneten Substratebenen 20, 40, so sind diese Funktionselemente beispielsweise im Bereich der Verbindungsgebiete an der zugehörigen Substratebene 20, 40 angeordnet. Die genauen Zusammenhänge werden nachfolgend noch deutlicher erläutert.
Im Folgenden wird nun auf die erfindungsgemäße geometrische Anordnung der zur Verbindung der beiden Substratebenen 20, 40 verwendeten Verbindungsgebiete 32 eingegangen, wie dies in den 1a–c beispielhaft dargestellt ist. Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung sollte beachtet werden, dass optional auch noch weitere Substratebenen (nicht gezeigt in 1b und 1c) hinzugefügt werden können. Die erfindungsgemäße Topologie des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 befasst sich mm insbesondere mit der mechanischen und nachrangig mit der elektrischen Verbindung von zumindest zwei Substratebenen 20, 40, die jeweils beispielsweise ein Einlagen-Flex-Foliensubstrat 22 bzw. 42 aufweisen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mm dargestellt, wie die Verbindungsgebiete 32 (mit dem Verbindungsmaterial) z. B. hinsichtlich Grundfläche und Dicke auszubilden sind, und in welcher geometrischen Anordnung die Mehrzahl von Verbindungsgebieten zueinander anzuordnen sind, um das erfindungsgemäße flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrats 10 zu erhalten. Die gezielte Ausbildung der Flexibilität des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 erfolgt beispielsweise unter Berücksichtigung eines erreichbaren bzw. einstellbaren Biegeradius R₀ (Soll-Biegeradius) des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10.
Die erfindungsgemäße Topologie des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 zeichnet sich nun dadurch aus, dass geometrische Gebiete definiert sind, die als Verbindungsgebiete 32 bezeichnet werden, in denen mittels des dort angeordneten Verbindungsmaterials eine mechanische Klebeverbindung und eventuell auch eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Substratebenen 20, 40 ausgebildet wird, während andere, zusammenhängende geometrische Gebiete keine mechanische Verbindung aufweisen. Erfindungsgemäß werden nun die Vorgaben hinsichtlich des geometrischen Zusammenhangs der Gebiete ohne mechanische Verbindung (in Form der effektiven Abstände B₀ gegenüberliegender Verbindungsgebiete 32) von den geometrischen Abmessungen der jeweiligen Dicken D₂₀, D₄₀ der Substratebenen 20, 40 und der Dicke D₀ des Verbindungsmaterials 33 in den Verbindungsgebieten 33 abgeleitet, so dass insgesamt eine einstellbare Flexibilität mit einer erhöhten Biegebeanspruchbarkeit in entsprechend ausgebildeten Teilbereichen 12, 14 oder vollständig in dem flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrat 10 erhalten wird.
Wie nun in den 1b und 1c dargestellt ist, weist die erste Substratebene 20 eine Dicke D₂₀, die zweite Substratebene 40 eine Dicke D₄₀ und die Verbindungsgebiete 32 eine Dicke D₀ auf. Darüber hinaus weisen die Verbindungsgebiete 32 (beispielsweise ausgehend von einer rechteckigen oder kreisrunden Ausgestaltung), z. B. in einer Richtung aufeinander zu, eine Abmessung A₀ auf, während benachbarte bzw. gegenüberliegende Verbindungsgebiete 32 zumindest in einem Abstand B₀ voneinander entfernt angeordnet sind. Wie in 1a dargestellt ist, sind die Verbindungsgebiete 32 rechteckig ausgebildet und in einem orthogonalen Raster angeordnet. Wie die nachfolgenden Ausführungen zeigen werden, ist diese Anordnung und Ausgestaltung der Verbindungselemente nur als beispielhaft anzusehen, wobei im Weiteren noch andere mögliche Ausgestaltungen bzw. geometrische Anordnungen der Verbindungsgebiete 32 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erläutert werden.
1d zeigt nun beispielhaft eine Biegeauslenkung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 aufgrund der Biegebeanspruchung F. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausrichtung der Verbindungsgebiete 32 bzw. Verbindungsbereiche 34 ergibt sich nun beispielsweise eine Vorzugsbiegerichtung BR, die in 1d beispielhaft senkrecht zu einem Biegebereich entlang einer Vorzugsbiegelinie BL angegeben ist. Senkrecht zu der Oberfläche des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 und damit zu der Vorzugsbiegelinie BL ergibt sich der resultierende Biegeradius R₀ aufgrund der einwirkenden Kraft F. Erfindungsgemäß kann mm der erreichbare Biegeradius R₀ des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 gezielt eingestellt und angepasst werden, um die Biegebeanspruchung F (in Form einer Biegeverformung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10) ohne mechanische Beschädigungen aufnehmen zu können.
Wie nun in 1a–d dargestellt ist, sind die erste Substratebene 20 und die zweite Substratebene 40 mittels des in den Verbindungsgebieten 32 angeordneten Verbindungsmaterials, z. B. eines Klebstoffmaterials, Lotmaterials, usw., mechanisch miteinander verbunden. Die Verbindungsgebiete sind nun zumindest in den Teilbereichen des Folienstapels 10, d. h. des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10, die beispielsweise einer vorgegebenen Biegebeanspruchung ausgesetzt werden, so angeordnet, dass sich eine Vorzugsbiegerichtung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 (zumindest in dem Teilbereich) ergibt. Die Verbindungsgebiete 32, die nun höchstens eine Abmessung A₀ aufweisen und zumindest mit einem Abstand B₀ von einem benachbarten Verbindungsgebiet 32 getrennt angeordnet sind, sind nun so ausgebildet, dass der Abstand B₀ größer als die Abmessung A₀ gewählt ist. Werden mm die Verbindungsgebiete 32 symmetrisch zueinander, z. B. in einem linearen, parallelen oder in einem orthogonalen Raster zur Verbindung der ersten und zweiten Substratebene 20, 40 angeordnet, so ergibt sich in dem resultierenden, mehrschichtigen Schaltungssubstrat 10 eine Vorzugsbiegerichtung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 (zumindest) in dem entsprechend ausgebildeten Teilbereich. Sind nun die Verbindungsgebiete 32 beispielsweise in einem linear parallelen und/oder einem orthogonalen Raster zueinander angeordnet, so können benachbarte Verbindungsgebiete 32, die sich beispielsweise wie in 1a gezeigt ist, entlang einer (z. B. linearen) Verbindungslinie erstrecken, jeweils zu zusammengehörenden Verbindungsbereichen 34 zusammengefasst werden. Bei der in 1a dargestellten beispielhaften Anordnung der Verbindungsgebiete 32 ergeben sich nun eine Mehrzahl von parallel zueinander ausgerichteten Verbindungsbereichen 34 basierend auf der jeweils gewählten Symmetrie der geometrischen Anordnung der Verbindungsgebiete 32.
Aufgrund des beispielhaft in 1a dargestellten orthogonalen Rasters der Verbindungsgebiete 32 ergeben sich beispielsweise entsprechend eines eingezeichneten x-y-Koordinatensystems parallele Verbindungsbereiche 34 in der x-Richtung, in der y-Richtung und in beiden diagonalen Richtungen. Zur Vereinfachung der Ansicht von 1a sind nur in einer diagonalen Richtung die Verbindungsbereiche angegeben.
Wie nun insbesondere aus 1a ersichtlich werden sollte, können alternativ beispielsweise Vorzugsbiegerichtungen dadurch gezielt, eingestellt bzw. gezielt unterbunden werden, indem beispielsweise in den Zeilen I, II, III und IV die jeweiligen Verbindungsgebiete 32 jeweils linear angeordnet bleiben, jedoch deren Abstände innerhalb des zugeordneten Verbindungsbereichs 34 variabel bzw. nicht-konstant oder nicht-periodisch zueinander vorgesehen werden, so dass sich eine Vorzugsbiegelinie nur entlang der x-Richtung ausbildet und sich somit ein Vorzugsbiegeradius nur im Wesentlichen senkrecht zu der x-Richtung ergibt. Diese Vorgabe der geometrischen Anordnung der Verbindungsgebiete 32 ist im Wesentlichen für jede der in 1a dargestellten Verbindungsbereiche 34 wählbar. Als eine Alternative zu der in 1a dargestellten Anordnung können also beispielsweise die Verbindungsgebiete 32 der in x-Richtung angeordneten Verbindungsbereiche 34 in einem zufälligen, nicht-konstanten Abstand oder in einem sehr geringen Abstand (z. B. kleiner A₀) zueinander angeordnet, so dass sich ausschließlich die parallel zur x-Richtung ausgerichteten Verbindungsbereiche 34 ergeben. Aufgrund der fehlenden Symmetrie ergeben sich dann keine in y-Richtung bzw. in einer diagonalen Richtung ausgebildeten Verbindungsbereiche 34.
Aus den obigen Ausführungen sollte deutlich werden, dass zur Definition der Verbindungsbereiche 34, die jeweils symmetrisch zueinander angeordnete Verbindungsgebiete 32 aufweisen, die Abmessung A₀ als Durchmesser der Verbindungsbereiche 34 und der Abstand B₀ als Abstand der Verbindungsbereiche 34 angenommen werden kann.
Die effektive oder wirksame Abmessung der Verbindungsgebiete ergibt sich dabei beispielsweise aus der Ausdehnung des jeweiligen Verbindungsgebiets in Richtung eines gegenüberliegenden Verbindungsgebiets, das sich in einem benachbarten Verbindungsbereich befindet, und z. B. durch den geometrischen Schwerpunkt oder Mittelpunkt dieses Verbindungsgebiets hindurch.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können nun die Verbindungsgebiete 32 zumindest in dem Teilbereich 12 des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 so hinsichtlich Durchmesser, Dicke und Abstand zueinander angeordnet werden, um einen erreichbaren bzw. einstellbaren Biegeradius (Soll-Biegeradius) R₀ zu erhalten, dem der zugeordnete Teilbereich 12 des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 bei einer Biegebeanspruchung zumindest folgen soll.
Wird nun beispielsweise ein Soll-Biegeradius R₀ bei einer Beabstandung B₀ der Verbindungsgebiete 32 bezüglich benachbarter Verbindungsbereiche 34 und bei einer vorgegebenen Mindestdicke D₀ in dem Teilbereich 12 des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 vorgesehen, so kann dies erreicht werden, indem folgende mathematische Beschreibung bzw. Bedingung erfüllt wird:
In diesem Zusammenhang wird der Faktor α₀ als Toleranzfaktor bezeichnet, in den beispielsweise Randbedingungen hinsichtlich der Eigenschaften der verwendeten Substratebene 20, 40, Leiterbahnanordnungen, Anordnungen der Funktionselemente usw., eingehen. So ist der Toleranzfaktor je nach Auslegung der Randbedingungen beispielsweise mit α₀ = 0,4 bis 1 oder α₀ = 0,7 bis 1 (und z. B. α₀ = 0,8 oder α₀ = 1) zu wählen.
So kann beispielsweise bei einer Realisierung eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats der Abstand
gewählt werden. Ferner wird darauf hingewiesen, dass als eine obere Begrenzung B_0-max für den zu wählenden Abstand B₀ beispielsweise folgender Wert vorgesehen sein kann:
Für den zu wählenden Abstand B₀ bei einem vorgegebenen Soll-Biegeradius R₀ finden ferner folgende Nebenbedingungen Anwendung: B₀ < R₀/4 und B₀ > A₀.
Bezüglich der obigen Bedingungen für den zu wählenden Abstand B₀ zwischen benachbarten Verbindungsgebieten 32 bzw. benachbarten Verbindungsbereichen 34 wird ferner darauf hingewiesen, dass die Dicke D₂₀, D₄₀ der Substratebene 20, 40 viel geringer (z. B. weniger als 5%) als der Soll-Biegeradius R₀ des resultierenden Substratstapels, d. h. des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10, als weitere Nebenbedingung gewählt werden: D₂₀ << R₀; D₀ << R₀; D₄₀ << R₀.
Bezüglich der obigen Hauptbedingung sollte beachtet werden, dass diese im Wesentlichen die Größenordnung der geometrischen Verhältnisse der Abmessungen und der Anordnung der Verbindungsgebiete 32 bezüglich der Abmessungen der Substratebenen 20, 40 angeben, wobei der Toleranzfaktor α₀ weitere mögliche Randbedingungen für die obige Hauptbedingung berücksichtigen soll.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann somit zumindest ein Teilbereich 12 oder das gesamte, als flexibler Schichtstapel ausgebildete Schaltungssubstrat 10, das die erfindungsgemäß angeordneten Verbindungsgebiete 32 aufweist, mit dem gewünschten Soll-Biegeradius R₀ ausgebildet werden, um beispielsweise für eine vorgegebene Biegebeanspruchung angepasst zu werden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können mm beispielsweise weitere Teilbereiche des Schichtstapels 10 mit unterschiedlichen gewünschten Soll-Biegeradien R₀, R₁ versehen werden, so dass unterschiedliche Gebiete des Folienstapels unterschiedlichen Biegeanforderungen ausgesetzt werden können. So kann entsprechend der obigen Beziehungen der Abstand der mechanischen Verbindungsgebiete 32 unter Einbeziehung der weiteren geometrischen Abmessungen der ersten und zweiten Substratebenen 20, 40 und der Mindestdicke D₀ des Verbindungsmaterials in den Verbindungsgebieten 32 in dem einzustellenden Teilbereich 12 des Folienstapels 10 eingestellt werden. Der Abstand der mechanischen Verbindungsgebiete 32 bzw. der benachbarten Verbindungsbereiche 34 kann also mit der Variation des vorzusehenden Soll-Biegeradius R₀ verändert werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die geometrischen Abmessungen, die als Abmessung A₀ der Verbindungsgebiete bzw. Abstand B₀ der Verbindungsgebiete in 1a–d angegeben sind, nicht als maßstäblich zueinander dargestellt sind. Lediglich der Abstand B der Verbindungsgebiete 32 ist (maßstäblich) größer als die Breite A₀ der Verbindungsgebiete 32 bzw. der Verbindungsgebiete 34 angegeben. In diesem Zusammenhang wird nochmals darauf hingewiesen, dass die Verbindungsgebiete 32 bzw. die Verbindungsbereiche 34 als in sich abgeschlossene punktförmige oder streifenförmige Gebilde zu verstehen sind, und sich somit deutlich von zusammenhängenden Klebeschichten unterscheiden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann nun in einem weiteren Teilbereich 14 des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 eine Mehrzahl von weiteren Verbindungsgebieten 32 vorgesehen sein, die wiederum getrennt voneinander angeordnet sind. Entsprechend den vorhergehenden Ausführungsbeispielen kann wieder eine Mehrzahl von zugehörigen Verbindungsgebieten 32 einen zugeordneten Verbindungsbereich 38 bilden. Insbesondere können die Verbindungsgebiete 32 entlang sich linear erstreckender, benachbarter Verbindungsbereiche 34 angeordnet sein, wobei jeder der weiteren Verbindungsbereiche 34 jeweils ein längliches, weiteres Verbindungsgebiet 32 oder eine Mehrzahl von getrennten, weiteren Verbindungsgebieten 32 aufweist. Die weiteren, benachbarten Verbindungsbereiche 34 weisen dann beispielsweise die weitere Abmessung A₁ auf und sind zumindest in dem weiteren Abstand B₁ angeordnet. Dabei kann wiederum der weitere Abstand B₁ (der benachbarten, weiteren Verbindungsbereiche 34 in dem weiteren Teilbereich 14) unter Berücksichtigung eines weiteren Soll-Biegeradius R1 des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 folgende Bedingung erfüllen:
Als eine weitere Nebenbedingung bezüglich des weiteren Abstand B₁ bezüglich des weiteren Soll-Biegeradius R₁ und der weiteren Abmessung A₁ ergibt sich beispielsweise folgende Bedingung: B₁ < R₁/4 und B₁ > A₁.
In diesem Zusammenhang wird auch der Faktor α₁ wiederum als Toleranzfaktor bezeichnet, in den beispielsweise Randbedingungen hinsichtlich der Eigenschaften der verwendeten Substratebene 20, 40, der Leiterbahnanordnungen, der Anordnungen der Funktionselemente usw., eingehen. So ist der Toleranzfaktor je nach Kenntnis der Randbedingungen beispielsweise mit α₁ = 0,4 bis 1 oder α₁ = 0,7 bis 1 (und z. B. α₁ = 0,8 oder α₁ = 1) zu wählen.
So kann beispielsweise bei einer Realisierung eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats der Abstand
gewählt werden. Ferner wird darauf hingewiesen, dass als eine obere Begrenzung B_1-max für den zu wählenden Abstand B₁ beispielsweise folgender Wert vorgesehen sein kann:
Bezüglich der obigen Hauptbedingung sollte beachtet werden, dass diese im Wesentlichen die Größenordnung der geometrischen Verhältnisse der Abmessungen und der Anordnung der Verbindungsgebiete 32 bezüglich der Abmessungen der Substratebenen 20, 40 angeben, wobei der Toleranzfaktor α₁ weitere mögliche Randbedingungen für die obige Hauptbedingung berücksichtigen soll.
Flexible Substrate bzw. Substratfolien, die auch als Flex-Folien bezeichnet werden, weisen beispielsweise eine Substratdicke D₀ in einem Bereich von 1 μm bis 200 μm und beispielsweise Werte von 25 μm, 50 μm oder 125 μm oder Zwischenwerte davon auf. Bei einer ausreichenden Flexibilität der Flex-Folien sind Schichtdicken auch bis etwa 500 μm denkbar. Gleichermaßen sind bei einer ausreichenden Festigkeit der Flex-Folien Schichtdicken auch unter 1 μm denkbar.
Im Folgenden werden nun anhand der 2a–d mögliche alternative Implementierungen für die geometrische Anordnung der Verbindungsgebiete 32 bzw. Verbindungsbereiche 34 näher erläutert.
2a stellt nun beispielsweise zwei parallele Verbindungsbereiche 34 mit den darin angeordneten Verbindungsgebieten 32 dar. Bei einer parallelen und linearen Ausrichtung der Verbindungsgebiete 32 und damit der Verbindungsbereiche 34 ergibt sich als Abstand B₀ der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Verbindungsgebieten 32 von zwei benachbarten, parallelen Verbindungsbereichen 34. So ist der Abstand B₀ als ein „Mindestabstand” zwischen den beiden Verbindungsbereichen 34 anzusehen. 2a zeigt nun ferner die Verbindungsgebiete 32 in Form von kreisrunden Gebieten. Erfindungsgemäß können aber gleichermaßen rechteckige, quadratische, ovale, bzw. beliebige Grundformen für die Verbindungsgebiete 32 gewählt werden, solange sie technisch sinnvoll und auch geeignet herstellbar sind, wobei als Abstand B₀ dann der geringste Abstand zwischen den Ausdehnungen der Verbindungsgebiete 32 in benachbarten Verbindungsbereichen 34 darstellt. So kann beispielsweise die Abmessung der Verbindungsgebiete 32 innerhalb eines Toleranzbereichs von beispielsweise < ±10% variabel sein, solange dieser Toleranzbereich für die Abmessung klein (z. B. < 10%) gegenüber dem Abstand B₀ zwischen den benachbarten Verbindungsbereichen 34 ist.
2b zeigt nun eine Darstellung von den Verbindungsgebieten 32 benachbarter Verbindungsbereiche 34, wobei die Verbindungsgebiete 32 eines Verbindungsbereichs 34 jeweils linear angeordnet sind, die Verbindungsgebiete 32 eines Verbindungsbereichs 34 zu den Verbindungsgebieten 32 des benachbarten Verbindungsbereichs um einen variablen oder konstanten Versatz Δx versetzt angeordnet sind. Bei der in 2b dargestellten Teilansicht von getrennt angeordneten Verbindungsgebieten 32 in zwei benachbarten Verbindungsbereichen 34 kann der Abstand B₀ als Mindestabstand der beiden benachbarten Verbindungsbereiche 34 angesehen werden. Bei einem relativ geringen Versatz Δx (mit Δx ≤ 0,1 B₀) kann auch der in 2b eingezeichnete Abstand B_0x zur Ermittlung der gewünschten Topologie der Verbindungsgebiete 32 herangezogen werden, d. h. der Abstand eines Verbindungsgebietes 32 in einem Verbindungsbereich 34 zu dem als nächstes benachbarten Verbindungsgebiet 32 in dem benachbarten Verbindungsbereich 34.
2c zeigt nun eine Prinzipdarstellung von Verbindungsgebieten 32 in benachbarten Verbindungsbereichen 34. Wie in 2c dargestellt ist, können die Verbindungsgebiete in den benachbarten Verbindungsbereichen 34 auch eine unterschiedliche Grundfläche aufweisen, wobei wiederum als Abstand B₀ (Mindestabstand) der Abstand der benachbarten Verbindungsbereiche 34 anzusehen ist. Erfindungsgemäß können gleichermaßen auch einzelne Verbindungsgebiete 32 eines Verbindungsbereichs 34 eine unterschiedliche Größe aufweisen, wobei aber zur Ermittlung des Mindestabstands B₀ die jeweils (bezüglich ihrer Ausdehnung) die größten Verbindungsgebiete 32 oder die sich am nächsten annähernden Verbindungsgebiete 32 zwischen zwei benachbarten Verbindungsbereichen 34 die Außenlinie des jeweiligen Verbindungsbereichs 34 und damit den Mindestabstand B₀ definieren. Ferner ist zu beachten, dass gemäß der vorliegenden Erfindung und der in 2c dargestellten Anordnung die effektive Abmessung A₀ beispielsweise auf den Verbindungsgebieten mit der jeweils größten Ausdehnung basiert.
2d zeigt nun eine geometrische Anordnung der Verbindungsgebiete 32 von zwei benachbarten Verbindungsbereichen 34, bei der die Verbindungsgebiete zumindest eines Verbindungsbereichs nicht auf einer geraden Linie ausgerichtet sind, sondern z. B. auf einem Abschnitt eines Kreisbogens oder eines sonstigen Kurvenverlaufs. Wie bei der in 2 dargestellten Anordnung ersichtlich ist, ergibt sich der Mindestabstand B₀ als geringster Abstand zwischen den zwei benachbarten Verbindungsbereichen 34.
Die Biegelinie ergibt sich bei Ausbildungsformen mit parallel und in gerader Linie zueinander angeordneten Verbindungsgebieten vorzugsweise entlang der Mittellinien zu den. Verbindungsgebieten. Wenn nun die orthogonale Anordnung der Verbindungsgebiete aufgegeben wird und eine ”gebogene” Anordnung vorliegt, ergibt sich eine Variation der Achse der Biegelinie und somit eine Variation der Vorzugsbiegerichtung. Dies könnte in (seltenen) Applikationen nützlich sein, in denen aufgrund von Parallelitätsfehlern die Ausrichtung der Biegelinie eine Toleranz haben soll. Allerdings führen gebogene Anordnungen von Verbindungsgebieten zu einer Verringerung der Biegelinien pro Flächeneinheit auf der Folie, da die Biegelinie ein Gerade ist und der Abstand zweier Biegelinien im gebogenen Anordnungsfall von den Scheitelpunkten der Biegung bestimmt wird.
Im Wesentlichen ist davon auszugehen, dass viele kleine Biegungen entlang von vielen parallelen Biegelinien zu einem gesamten Biegeradius des Folienstapels führen, vgl. Approximation eines Kreises durch Tangentensegmente.
Die in den 2a–d dargestellten weiteren Ausführungsbeispiele zeigen, wie die maximal von den Verbindungsgebieten 32 bzw. Verbindungsbereichen 34 anzunehmende Abmessung A₀ und der zugeordnete Mindestabstand B₀ zwischen benachbarten Verbindungsgebieten 32 bzw. Verbindungsbereichen 34 anwendbar ist. Ferner können die in den 2a–d dargestellten Anordnungen der Verbindungsgebiete 32 bzw. der Verbindungsbereiche 34 kombiniert werden, d. h. einer der oberen Verbindungsbereiche 34 in den 2a–d jeweils mit einem der unteren Verbindungsbereiche in 2a–d.
Eine Folie ist, sofern nur geringer innerer mechanischer Stress vorhanden sein soll, nur ein-dimensional und somit also senkrecht zu parallelen Biegelinien möglich, wie z. B. eine Folie, die zu einem Zylindermantel gebogen ist. In 2a ergeben sich für die Biegelinien eine Haupt-Vorzugsrichtung in x-Richtung (in West-Ost-Richtung) und eine Neben-Vorzugsrichtung in y-Richtung (in Nord-Süd-Richtung). In 2b ergeben sich für die Biegelinien eine Haupt-Vorzugsrichtung in x- Richtung (in West-Ost-Richtung) und eine Neben-Vorzugsrichtung in einer diagonalen x-y-Richtung (in NNW-SSO-Richtung). In 2d ergibt sich eine Haupt-Biegelinie mit Toleranzbereich x-Richtung (in West-Ost-Richtung).
Eine Kombination ist z. B. in dem Maße zulässig, wenn wenigstens eine Haupt-Vorzugsrichtung für eine Biegung vorhanden bleibt, der zufolge eine Formung eines Zylindermantels oder eines Kegelmantels möglich ist. Der Biegeradius (vgl. Schneckenhaus) und die Krümmungsorientierung (vgl. Wellblech) kann variieren. Würde als Biegeform ein Kegelmantel angestrebt, können die Verbindungsgebiete entlang von Kegelmantel-Linien durch die Kegelspitze angeordnet werden, wobei also kein orthogonales schachbrettartiges Anordnungsmuster der Verbindungsgebiete resultieren würde.
Im Folgenden werden nun anhand der 3a–d mögliche Ausgestaltungen der im Vorhergehenden beschriebenen Verbindungsgebiete 32 bzw. die zugehörigen Verbindungsbereiche 34 beschrieben. Wie bereits im Vorhergehenden dargestellt wurde, weist ein Verbindungsbereich ein längliches, zusammenhängendes Verbindungsgebiet oder eine Mehrzahl von getrennten, zueinander ausgerichteten Verbindungsgebieten auf, d. h. ein Verbindungsbereich 34 ist ein zusammenhängendes Gebiet oder ist abschnittsweise in einzelne Verbindungsgebiete 32 unterteilt, die beispielsweise zueinander linear ausgerichtet sind, d. h. entlang einer Verbindungslinie angeordnet sind. Sind nun die Verbindungsbereiche oder die zugehörigen Verbindungsgebiete z. B. linear oder entlang einer Verbindungslinie zueinander ausgerichtet, ist zwischen diesen Verbindungsbereichen ein Biegebereich bzw. Vorzugs-Biegebereich mit einer Vorzugs-Biegerichtung ausbildbar. Werden noch die anhand der 1a–b und 2a–d dargestellten Bedingungen hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltungen und Abmessungen der Substratebenen 20, 40 und der Verbindungsgebiete 32 und des darin angeordneten Verbindungsmaterials eingehalten, so kann über die Einstellung des Abstands (Mindestabstands) B₀ ein Soll-Biegeradius R₀ beispielsweise in einer Vorzugsrichtung bezüglich der Oberfläche des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 erreicht werden.
3a zeigt mm schematisch die geometrische Anordnung der Verbindungsgebiete 32 zwischen den beiden Substratebenen 20, 30 (nicht gezeigt in 3a) des erfindungsgemäßen flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10. Wie in 3a beispielhaft dargestellt ist, weisen alle Verbindungsgebiete 32 eine rechteckige Form mit einer Seitenlänge A₀ auf. Da die in einem orthogonalen Raster angeordneten Verbindungsgebiete 32 ferner jeweils zu den orthogonal benachbarten Verbindungsgebieten 32 einen Abstand B₀ aufweisen, ergeben sich bezüglich der in Form 3a gezeigten geometrischen Anordnung jeweils Vorzugsbiegelinien, die entsprechend den eingezeichneten orthogonalen x-/y-Koordinaten ausgerichtet sind. Die entsprechenden Soll-Biegeradien R₀ ergeben sich senkrecht zu diesen Vorzugsbiegelinien. Bei dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel bilden jeweils orthogonal zueinander angeordnete Verbindungsgebiete 32 und optional auch diagonal ausgerichtete Verbindungsgebiete 32 jeweils einen Verbindungsbereich 34.
3b zeigt nun eine Anordnung von Verbindungsgebieten 32, bei der sich der Abstand B₀ in einem Teilbereich 14 gegenüber einem Teilbereich 12 verdoppelt hat, so dass sich im Teilbereich 14 sowohl entlang der orthogonalen Achsen des x-/y-Koordinatensystems als auch in beiden diagonalen Richtungen Vorzugsbiegebereiche bzw. Vorzugsbiegelinien ergeben. Der in 3b dargestellten Teilbereiche 12, 14 haben beispielsweise die bereits in 3a dargestellten prinzipiellen Eigenschaften, wobei in dem Teilbereich 14 ein gegenüber dem Teilbereich 12 aufgrund der unterschiedlichen Beabstandung der Verbindungsbereiche ein unterschiedlicher Soll-Biegeradius R₀ realisierbar ist. In 3b bilden jeweils orthogonal zueinander ausgerichtete Verbindungsgebiete 32 und optional auch diagonal ausgerichtete Verbindungsgebiete 32 jeweils einen Verbindungsbereich 34.
Die eingezeichneten (gestrichelt gezeichneten) Biegelinien sind gleichbedeutend vorstellbar mit Mantellinien auf einer Zylindermantelfläche. Eine einfache Vorstellungshilfe wäre vielleicht der Vorgang, der beim Einwickeln einer Flasche auftritt. Flaschenkörper und Flaschenhals haben einen unterschiedlichen Biegeradius. Wickelt man eine Folie (z. B. Papier) um die Flasche, so lässt sich das ohne Falten am Übergang von Flaschenkörper zu Flaschenhals nicht bewerkstelligen, weil dort die ein-dimensionale Biegung in eine zweidimensionale Biegung übergeht. Stressfrei d. h. faltenfrei ist das nicht möglich. Gemäß der Darstellung von 3b sind unterschiedliche Biegeradien aber ”faltenfrei” möglich.
Wie nun in 3c dargestellt ist, sind die Verbindungsgebiete 32 mit einer länglichen Grundfläche versehen, so dass sich parallele Verbindungsbereiche nur entlang der Ausrichtung der Verbindungsgebiete 32, d. h. in y-Richtung ergeben, die die Beziehung B₀ > A₀ erfüllen. Damit ergeben sich Vorzugsbiegebereiche nur parallel zu der Ausrichtung der Verbindungsgebiete 32 bzw. der Verbindungsbereiche 34, d. h. in x-Richtung. Bei dem in 3c dargestellten Ausführungsbeispiel bilden beispielsweise sechs, linear in x-Richtung zueinander ausgerichtete Verbindungsgebiete 32 einen Verbindungsbereich 34. Die Vorzugsrichtung für eine erfindungsgemäße Dimensionierung zu einer Biegung wäre hierbei durch folgenden Gedankengang zu ersehen. Der Abstand zwischen den Verbindungsgebieten 32 in x-Richtung erfüllt nicht die Nebenbedingung B₀ > A₀. In y-Richtung ist diese Nebenbedingung erfüllt. Des weiteren sind die Verbindungsgebiete parallel angeordnet und somit ergibt sich eine Biegung entsprechend eines Zylindermantels und wiederum folglich verläuft die Vorzugsrichtung der Mantellinien in x-Richtung. Da die Verbindungsgebiete in y-Richtung regelmäßig beabstandet sind, ist diese Ausführungsform vorzugsweise geeignet für einen gleichbleibenden Biegeradius (vgl. Biegung um eine Zylindermantelfläche).
Als Weiterführung des in 3c dargestellten Ausführungsbeispiels ist nun in 3d eine Anordnung der Verbindungsgebiete 32 dargestellt, bei der diese als längliche, zusammenhängende geometrische Gebilde dargestellt sind, so dass ein Verbindungsgebiet 32 gleichermaßen einen Verbindungsbereich 34 darstellt.
Bezüglich der in den 3a–d dargestellten Anordnungen sollte beachtet werden, dass die Abstände benachbarter Verbindungsbereiche 34 auch variabel ausgebildet sein können, wobei basierend auf dem geringsten Abstand B₀ zwischen zwei benachbarten Verbindungsbereichen 34 der zu erwartende Soll-Radius R₀ einstellbar ist.
Bezüglich den in 3a–d dargestellten Implementierungen für die Anordnung der Verbindungsgebiete 32 bzw. der zugeordneten Verbindungsbereiche 34 wird darauf hingewiesen, dass diese gleichmäßig über den gesamten Folienstapel, d. h. das flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrat 10, verteilt sein können oder auf zumindest einen Teilbereich 12, 14 des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 begrenzt sind. Ferner kann die geometrische Anordnung der Verbindungsgebiete 32 bzw. der Verbindungsbereiche 34 in dem Schichtstapel variieren, um für unterschiedliche Teilbereiche des Schichtstapels 10 unterschiedliche Soll-Biegeradien R₀, R₁, etc. vorzugeben.
In diesem Zusammenhang wird aber darauf hingewiesen, dass für Schichtstapel mit mehr als zwei Substratebenen die den jeweiligen Substratebenen zugeordneten Verbindungsgebiete 32 bezüglich einer Projektion durch die Substratebenen innerhalb einer projizierten Grundfläche der gewünschten Verbindungsbereiche 34 liegen können, um die gewünschten Vorzugsbiegerichtungen und Vorzugsbiegebereiche des resultierenden Schichtstapels 10 auch bei Vorliegen einer größeren Anzahl von Substratebenen zu gewährleisten.
In 4 ist nun schematisch eine Draufsicht (in einer Durchsichtansicht) auf das flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrat 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere kann beispielsweise die Schnittlinie SS der in 1c dargestellten Schnittansicht entsprechen.
Wie in 4 dargestellt ist, sind die Verbindungsgebiete 32 beispielsweise als längliche rechteckige Gebiete ausgebildet (vgl. dazu beispielsweise die 3c und d), wobei ferner die in 1b dargestellten Funktionselemente 24, 44 und 46 in Form von elektrischen Leiterbahnen dargestellt sind. Wie 4 insbesondere zu entnehmen ist, sind die Verläufe der Leiterbahnen 24, 44, 46 nicht auf die Bereiche der mechanischen Verbindungsgebiete bzw. Klebeverbindungsgebiete 32 begrenzt, sondern können, falls die Leiterbahnen 24, 44 und 46 eine ausreichende Flexibilität aufweisen, im Wesentlichen beliebig entlang der Substratebenen 20, 40 (nicht gezeigt in 4) verlaufen.
Wie bereits im Vorhergehenden angesprochen wurde, können die Ausbildungsformen der Verbindungsgebiete 32 beispielsweise in dem gesamten Folienstapel 10 gleich sein oder auch von einem benachbarten Verbindungsbereich 34 zu einem weiteren benachbarten Verbindungsbereich 34 variieren. So können neben länglich oder rechteckig ausgebildeten Verbindungsgebieten 32 auch quadratische oder runde, ovale oder kreisrunde Verbindungsgebiete 32 vorgesehen sein, wobei beispielsweise mehrere dieser Verbindungsgebiete 32 in einer Rasteranordnung von Verbindungsgebieten 32 und dazwischen liegenden Zwischenräumen angeordnet sind und sich aufgrund der Rasteranordnung bzw. symmetrischen Ausrichtung der Verbindungsgebiete 32 bzw. der daraus resultierenden Verbindungsbereiche 34 Vorzugsrichtungen für eine Flexibilität bei einer Biegebeanspruchung des erhaltenen Folienstapels 10 ergeben. Bei streifenförmigen mechanischen Verbindungsgebieten (z. B. in Form von Klebestreifen) ergibt sich die Vorzugsrichtung zum Biegen senkrecht zur Streifenrichtung. Das heißt, Biegegebiete des Folienstapels 10 bilden sich beispielsweise parallel zu den Verbindungsbereichen 34 aus.
5 zeigt nun ein weiteres Ausführungsbeispiel eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10, bei dem beispielsweise eine elektrische Verbindung zwischen der Vorder- und Rückseite des Foliensubstrats 20 vorgesehen ist, wobei diese elektrische Verbindung mittels einer Durchkontaktierung (Via) 50 in Gebieten außerhalb der mechanischen Verbindungsgebiete 32 zwischen den Hauptoberflächen eines Foliensubstrats 22 angeordnet sind. In 5 ist eine solche Durchkontaktierung 50 schematisch und ohne Anspruch auf Maßstäblichkeit dargestellt. Neben der in 5 dargestellten Formgebung der Durchkontaktierung 50 sind im Wesentlichen beliebige andere Ausführungsmöglichkeiten zur Realisierung von Durchkontaktierungen erfindungsgemäß anwendbar. So wird die tatsächliche Ausbildungsform der Kontaktierung 50 durch die spezifische Herstellungsmethode für solche Durchkontaktierungen beeinflusst. Wie also in 5 dargestellt ist, befindet sich eine solche Durchkontaktierung zwischen zwei Hauptoberflächen der Substratebene 20 in Gebieten ohne mechanische Verbindungsgebiete 32, d. h. in sog. B₀-Gebieten. Die weiteren in 5 gezeigten Elemente weisen die bereits anhand von 1b beschriebenen Funktionalitäten auf. Zusätzlich weist die in 5 dargestellte Anordnung noch eine weitere Schutzschicht 28 an der unteren Hauptoberfläche des Foliensubstrats 22 auf.
6 zeigt nun in einer schematischen Schnittansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10, bei der eine elektrische Verbindung zwischen der Vorderseite (der ersten Hauptoberfläche) der ersten Substratebene 20 zu der Vorderseite (der ersten Hauptoberfläche) der zweiten Substratebene 40 mittels einer Durchkontaktierung 52 vorgenommen ist. Solche Durchkontaktierungen 52 von einer Hauptoberfläche einer ersten Substratebene zu einer abgewandten Hauptoberfläche der zweiten Substratebene 40 werden beispielsweise in Bereichen der mechanischen Verbindungsgebiete 32, in denen sich auch das Verbindungsmaterial 33 befindet, vorgenommen. 6 zeigt beispielhaft eine solche Durchkontaktierung 52 (Via) schematisch und ohne Anspruch auf Maßstäblichkeit. Auch hier ist anzumerken, dass sich die gezeigte Formgebung bzw. die letztendliche Ausgestaltung der Durchkontaktierung 52 im Schnittbild nicht auf diese Darstellung begrenzen lässt, sondern im Wesentlichen durch die jeweils verwendete Herstellungsmethode für solche Durchkontaktierungen beeinflusst wird. Die weiteren in 6 gezeigten Elemente weisen die bereits anhand von 1b beschriebenen Funktionalitäten auf.
Aus der Sicht der mechanischen Stresssituation auf elektrische bzw. elektronische Funktionen in dem flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrat 10 (Folienstapel) ist es vorteilhaft, wenn die Integration der Funktionselemente in Schichtbereichen mit einem geringen Schichtstress erfolgt. Somit ergibt sich beispielsweise entsprechend 7 eine mögliche Realisierung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei an gegenüberliegenden Hauptoberflächen der ersten und zweiten Substratebene 20 und 40 angeordneten Leiterbahn 24 und 44 dadurch, dass eine solche Kontaktierung 54 (Via) von der Leiterbahn 24 der (oberen) Substratebene 20 zu der Leiterbahn 44 der unteren Substratebene 40, d. h. im Innenlagenbereich des Schichtstapels 10 im Bereich der mechanischen Verbindungsgebiete realisiert wird, indem beispielsweise das mechanische Verbindungsmaterial 33 zumindest bereichsweise mittels eines z. B. leitfähigen Klebstoffs oder eines Lötmaterials ausgebildet ist, um die elektrische Verbindung zwischen den beiden auf den unterschiedlichen Substratebenen 20, 40 gegenüberliegenden Leiterbahnen 24, 44 herzustellen. Zusätzlich weist die in 7 dargestellte Anordnung noch eine weitere Schutzschicht 28 an der unteren Hauptoberfläche des Foliensubstrats 22 auf.
Bezüglich der anhand der 5, 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrat 10 sollte deutlich werden, dass die Realisierungen der Durchkontaktierungen 50, 52 und 54 natürlich auch in Kombination miteinander an unterschiedlichen Positionen des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 realisierbar sind.
In 8 ist nun schematisch in einer Seiten- bzw. Schnittansicht ein zwischen zwei Leiterbahnen 62, 64 der ersten Substratebene angeordnetes elektrisches oder elektronisches Funktionselement 60 in einem Schichtaufbau an der ersten Substratebene 20 dargestellt. So kann beispielsweise das Funktionselement 60 als ein Widerstandselement in dem Folienstapel 10 ausgebildet sein. So ist zwischen den Leiterbahnen 62 und 64 des ersten Foliensubstrats 20 eine entsprechende Materialschicht für dass Widerstandselement 60 auf der Oberfläche der unteren Hauptoberfläche des ersten Foliensubstrats 20 angeordnet. Die Anordnung des Funktionselements 60 in der Innenlage ist hinsichtlich der mechanischen Stresssituation vorteilhaft. Anstelle des Funktionselements 60 in Form einer Widerstandsschicht ist gleichermaßen der Schichtaufbau eines Kondensators (z. B. Plattenkondensators) integrierbar. Ferner sollte beachtet werden, dass im Wesentlichen beliebige Funktionselemente, d. h. elektrische oder elektronische Bauelemente mit einer ausreichenden Flexibilität an der Innenlage eines der Foliensubstrate der Substratebene 20 bzw. 40 angeordnet sein können. So können beispielsweise auch gedünnte Halbleiterchips, die eine ausreichende Flexibilität aufweisen, als ein Funktionselement an einer der Substratebene 20, 40 angeordnet werden. So können beispielsweise Halbleiterchips bis auf mehrere 10 μm (z. B. ≤ 50 μm) gedünnt werden, so dass deren erlaubbarer Biegeradius (vor dem Eintreten von elektrischen oder mechanischen Beschädigungen) kleiner ist als der einzustellende bzw. erreichbare Soll-Biegeradius R₀ des erfindungsgemäßen, flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10. So beginnen beispielsweise Si-Chips ab einer Restdicke von ca. 50 μm biegsam zu werden.
Als elektrische Bauelemente werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Bauelemente mit passiven elektrischen Eigenschaften zusammengefasst, z. B. Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten während als elektronische Bauelemente beispielsweise Bauelemente mit aktiven elektrischen Eigenschaften, z. B. Halbleiterchips, bezeichnet werden. Die elektrische Kontaktierung dieser elektrischen oder elektronischen Bauelemente kann beispielsweise mit Hilfe elektrisch leitfähiger Klebstoffe oder durch ein Lotmaterial realisiert werden, sofern sie nicht direkt beispielsweise per Siebdruck oder Aerosoldruck oder Inkjet-Druck mit den Leiterbahnen kontaktiert sind.
Es sollte aber deutlich werden, dass die in 8 dargestellte Ausbildungsform eines schichtförmig ausgebildeten Funktionselement 60 an der Innenlage des oberen Foliensubstrats 20 keine abschließende Implementierungsvorgabe darstellt, sondern Anordnungen von Funktionselementen auch auf der Innenlage des unteren Foliensubstrats 40 oder auch an Außenlagen der Foliensubstrate 20, 40 ebenso realisierbar sind. Die in 8 dargestellte Anordnung des Funktionselements 60 an der Innenlage eines der Foliensubstrate 20, 40 stellt aber aufgrund einer relativ geringen Schichtstress-Belastung bei einer Biegebeanspruchung des Schichtstapels 10 eine mögliche Realisierung dar. So können alle möglichen Kombinationen der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und gezeigten Anordnungen von Leiterbahnen, Funktionsschichten und Funktionselementen auf der jeweiligen Vorder- und Rückseite eines der Foliensubstrate 20, 40 des Folienstapels, d. h. des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10, im Rahmen der erfindungsgemäßen Topologie erreicht werden.
9a–b zeigen nun Ablaufdiagramme optionaler Herstellungsverfahren zum Herstellen eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 mit einem erreichbaren bzw. einstellbaren Soll-Biegeradius R₀ zumindest für Teilbereiche des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats.
Wie in 9a dargestellt ist, wird beidem Herstellungsverfahren 80 zunächst bei einem Schritt 82 ein erstes und zweites flexibles Foliensubstrat bereitgestellt. Dabei weist zumindest ein Teilbereich 12 einer Hauptoberfläche des ersten und/oder zweiten flexiblen Foliensubstrats 20, 40 einer Mehrzahl von getrennt angeordneten Verbindungsgebieten 32 ein Verbindungsmaterial auf. Die Verbindungsgebiete 32 weisen maximal eine Abmessung A₀ auf und sind zumindest mit einem Abstand B₀ von einem benachbarten Verbindungsgebiet beabstandet, wobei der Abstand B₀ größer als die Abmessung A₀ ist. Das Verbindungsmaterial an den Verbindungsgebieten weist zumindest eine Dicke D₀ zur Beabstandung des ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrats auf.
Bei einem weiteren Schritt 84 wird nun das erste und das zweite flexible Foliensubstrat 20, 40 zumindest in dem Teilbereich mittels des Verbindungsmaterials an den getrennten Verbindungsgebieten 32 miteinander verbunden, um das flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrat 10 herzustellen.
Bei dem Verfahren 80 wird beispielsweise das Verbindungsmaterial an den Verbindungsgebieten vor oder während dem Schritt des Bereitstellens 82 auf das erste und/oder das zweite flexible Foliensubstrat 20, 40 aufgebracht. Die Verbindungsgebiete 32 sind beispielsweise symmetrisch zueinander, wie z. B. in einer linearen parallelen oder in einem orthogonalen Raster, an der Hauptoberfläche des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrats 20, 40 angeordnet, um nach dem Verbinden des ersten und des zweiten flexiblen Foliensubstrats 20, 40 eine Vorzugsbiegerichtung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 zumindest in dem Teilbereich 12 zu erhalten. Die Verbindungsgebiete 32 können beispielsweise eine runde (z. B. kreisrunde), eine ovale, eine rechteckige oder eine vieleckige Grundform aufweisen.
Bei dem Schritt des Aufbringen kann beispielsweise Klebstoffmaterial als Abschnitte einer beidseitig klebefähigen Klebstofffolie oder per Schablonendruck oder Siebdruck oder ein Lotmaterial als das Verbindungsmaterial an den Verbindungsgebieten 32 an der Hauptoberfläche des ersten und/oder des zweiten Foliensubstrats 20, 40 aufgebracht werden. Darüber hinaus können schichtförmig ausgebildete, elektrische oder elektronische Funktionselemente an dem ersten und/oder zweiten Foliensubstrat 20, 40 zwischen zwei unterschiedlichen Leiterbahnen angeordnet werden.
Ferner können elektrische Verbindungselemente, wie z. B. eine Durchkontaktierung oder ein Via, jeweils zwischen dem ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrat und beispielsweise an einem der Verbindungsgebiete angeordnet werden, um eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen oder elektronischen Funktionselement an dem ersten Foliensubstrat und einem elektrischen oder elektronischen Funktionselement an dem zweiten Foliensubstrat herzustellen.
So werden insbesondere Durchkontaktierungen 50 zwischen den Hauptoberflächen eines Foliensubstrats in Bereichen durchgeführt, in denen sich kein Verbindungsgebiet 32 (A₀-Gebiete) befindet, während Durchkontaktierungen 52, 54 von einem Funktionselement an dem ersten Foliensubstrat 20 zu einem Funktionselement an dem zweiten Foliensubstrat 40 mittels leitfähiger Verbindungen bzw. Durchkontaktierungen an den Verbindungsgebieten 32, z. B. mittels eines leitfähigen Klebstoffs oder eines Lotmaterials, vorgenommen werden können.
Vor dem Verbinden 84 der beiden Foliensubstrate 20, 40 zu dem Folienstapel 10 wird an den Verbindungsgebieten, d. h. vor oder während dem Schritt des Bereitstellens der Foliensubstrate 20, 40, entlang der sich linear erstreckenden, benachbarten Verbindungsbereiche das Verbindungsmaterial aufgebracht.
Dabei weisen die Verbindungsbereiche 34 jeweils ein längliches, zusammenhängendes Verbindungsgebiet 32 oder eine Mehrzahl von getrennten, zueinander ausgerichteten oder entlang einer Verbindungslinie angeordnete Verbindungsgebiete 32 auf, in denen das Verbindungsmaterial 33 aufgebracht wird. Dabei weisen die benachbarten Verbindungsgebiete 34 höchstens die Abmessung A₀ auf und sind zumindest in dem Abstand B₀ angeordnet. Der Abstand bzw. Mindestabstand B₀ benachbarter Verbindungsbereiche in dem Teilbereich des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 wird nun unter Berücksichtigung eines bereichsweise erreichbaren bzw. einstellbaren Biegeradius R₀ (Soll-Biegeradius) für das flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrat 10 folgende Bedingung:
Dabei stellt α₀ einen sog. Toleranzfaktor dar.
Der Mindestabstand B₀ bezüglich des Soll-Biegeradius R₀ und der Abmessung A erfüllt ferner folgende Bedingungen: B₀ < R₀/4 und B₀ > A₀.
Falls in dem zu assemblierenden Folienstapel zum Erhalten des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 unterschiedliche Soll-Biegeradien R₀, R₁ für unterschiedliche Biegeanforderungen eingestellt werden sollen, kann ferner ein weiteres Verbindungsmaterial 33 an eine Mehrzahl von weiteren, getrennt angeordneten Verbindungsgebieten 32 in einem weiteren Teilbereich 14 des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrat 20, 40 aufgebracht werden, wobei die weiteren Verbindungsgebiete jeweils einer weiteren Abmessung A₁ aufweisen und zumindest mit einem Abstand B₁ von einem benachbarten, weiteren Verbindungsgebiet beabstandet sind. Dabei ist der weitere Abstand B₁ wieder größer als die weitere Abmessung A₁ zu wählen. Ferner weist das weitere Verbindungsmaterial eine weitere Dicke D₁ zur Beabstandung des ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrats 20, 40 in dem weiteren Teilbereich 14 auf.
Das weitere Verbindungsmaterial 33 wird mm an den weiteren Verbindungsgebieten 32 entlang sich linear erstreckender, benachbarter, weiterer Verbindungsbereiche 34 aufgebracht, wobei die weiteren Verbindungsbereiche 34 jeweils ein längliches, zusammenhängendes Verbindungsgebiet 32 oder eine Mehrzahl von getrennten, zueinander ausgerichteten Verbindungsgebieten 32 aufweisen. In dem weiteren Teilbereich 14 ist nun der Abstand (Mindestabstand) B₁ wieder entsprechend der obigen Bedingung(en) zu wählen.
Gemäß dem in 9b dargestellten Verfahren 90 zur Herstellung eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 mit einem beispielsweise bereichsweise erreichbaren oder einstellbaren Biegeradius (Soll-Biegeradius) R₀ wird bei einem Schritt 92 auf einem ersten und/oder zweiten bereitgestellten flexiblen Foliensubstrat 20, 40 zunächst ein Verbindungsmaterial 33 zumindest in einem Teilbereich 12 einer Hauptoberfläche des ersten und/oder zweiten flexiblen Foliensubstrats 20, 40 an einer Mehrzahl von symmetrisch angeordneten und voneinander getrennten Verbindungsbereichen 34 aufgebracht. Dabei weisen die Verbindungsbereiche 34 jeweils ein längliches, zusammenhängendes Verbindungsgebiet 32 oder eine Mehrzahl von getrennten, zueinander (entlang einer geraden oder gekrümmten Verbindungslinie) ausgerichteten Verbindungsgebiete 32 auf, die ferner maximal eine Abmessung A₀ aufweisen. Die Verbindungsbereiche 34 sind also entweder zusammenhängend ausgebildet oder abschnittsweise in einzelne Verbindungsgebiete 32 unterteilt und entlang einer geradlinigen oder gekrümmten Verbindungslinie zueinander ausgerichtet angeordnet.
Insbesondere weisen die benachbarten Verbindungsgebiete 32 zumindest einen Abstand B₀ zueinander auf, wobei das Verbindungsmaterial 33 in den Verbindungsbereichen 34 an den Verbindungsgebieten 32 zumindest eine Dicke D₀ zur Beanstandung des ersten und zweiten Foliensubstrats zumindest in dem Teilbereich aufweist. Dabei erfüllt der Abstand B₀ folgende Bedingung:
Schließlich wird das erste und zweite flexible Foliensubstrat 20, 40 in einem Schritt 94 zumindest in dem Teilbereich mittels des Verbindungsmaterial an den Verbindungsgebieten 32 in den Verbindungsbereichen 34 miteinander verbunden.
Insbesondere wird das Verbindungsmaterial in einem Schritt 96 an den Verbindungsgebieten so aufgebracht, dass die Verbindungsgebiete 32 symmetrisch zueinander, z. B. in einem parallelen linearen oder orthogonalen Raster an der Hauptoberfläche des ersten und/der zweiten flexiblen Foliensubstrats 20, 40 angeordnet werden, um nach dem Verbinden des ersten und/oder zweiten flexiblen Foliensubstrats eine Vorzugsbiegerichtung des flexiblen, mehrschichtigen Foliensubstrats 10 zumindest in dem Teilbereich zu erhalten.
Gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können die einzelnen Foliensubstrate 20, 40 in einem Rolle-zu-Rolle-Vorgang zu dem jeweiligen Verarbeitungsschritt bereitgestellt werden. Ferner kann das jeweilige Verbindungsmaterial auf einer Hauptoberfläche eines der Foliensubstrate 20, 40 oder auf beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen beider Foliensubstrate 20, 40 angeordnet werden.
Falls als mechanisches Verbindungsmaterial 33 z. B. ein Klebstoffmaterial verwendet wird, kann dies beispielsweise unter Verwendung von Druck, Wärme und/oder beispielsweise UV-Strahlung ausgehärtet werden bzw. die abschließenden Verbindungseigenschaften erhalten werden. Wird beispielsweise als mechanisches Verbindungsmaterial ein Lotmaterial verwendet, wird dieses Lotmaterial zumindest an den Verbindungsgebieten an zumindest einem oder an beiden Foliensubstraten 20, 40 angeordnet, wobei in einem Reflow-Prozess das Lotmaterial verflüssigt und nach einer Abkühlung z. B. ausgehärtet wird. Bei der Verwendung eines Lotmaterials ist zu beachten, dass auf den gegenüberliegenden Hauptoberflächen des ersten und zweiten Halbleitersubstrats 20, 40 zueinander ausgerichtete Verbindungsgebiete zum Eingehen einer Verbindung mit dem Lotmaterial angeordnet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 ist die Topologie der Verbindungsgebiete bei zumindest zwei Foliensubstraten so gewählt, dass die mechanischen Verbindungsgebiete 32 getrennt voneinander angeordnet sind und deren Beabstandung B₀, d. h. der Mindestabstand benachbarter Verbindungsbereiche, in Abhängigkeit des in der Anwendung vorgesehenen Soll-Biegeradius R₀ größer als die Abmessung A₀ der Verbindungsbereiche gewählt ist und beispielsweise mittels einer mathematischen Abschätzungsgleichung in Abhängigkeit von einem Soll-Biegeradius R₀ und der Dicke D₀ des aufgebrachten Verbindungsmaterials bestimmbar bzw. relativ genau abschätzbar ist, so dass das resultierende, flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrat 10 hinsichtlich seiner Flexibilität bzw. Biegsamkeit aufgrund einer Biegebeanspruchung sehr gute, einstellbare Eigenschaften, die insbesondere auf den jeweiligen Anwendungsfall optimal abstimmbar sind, aufweist.
Insbesondere wird somit einer gegenüber dem Stand der Technik erheblich verbesserten Flexibilität bzw. Biegsamkeit des resultierenden, flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10 erreicht. Darüber hinaus kann bei einer Biegebeanspruchung des erfindungsgemäßen, flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats 10, d. h. des Schichtstapels aus zumindest zwei Foliensubstraten bzw. Substratebenen 20, 40 ein relativ geringer mechanischer Stress aufgrund der erfindungsgemäßen Topologie über den gesamten Querschnitt des Schaltungssubstrats 10 und insbesondere an den Außenflächen des Schaltungssubstrats 10 erreicht werden. Diese Vorteile aufgrund einer geringeren Stressbelastung des Folienstapels 10 kommen insbesondere auch dann zum Tragen, wenn elektrische oder elektronische Funktionselemente bzw. Bauelemente in den Folienstapel 10 integriert werden, da diese Funktionselemente und deren Kontaktstellen zu den jeweiligen Leiterbahnen dann ebenfalls einem deutlich geringeren mechanischen Stress ausgesetzt sind. Somit lässt sich beispielsweise ein mechanischer Bruch von Leiterbahnen, ein mechanischer Bruch von Kontaktierungen von Funktionselementen mit Leiterbahnen, oder eine Delamination des Schichtaufbaus bei dem erfindungsgemäßen Konzept für ein flexibles, mehrschichtiges Foliensubstrat 10 unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Topologie für die Kontaktbereiche unter Berücksichtigung eines erreichbaren Soll-Biegeradius und damit im Wesentlichen, jegliche mechanischen oder elektrischen Defekte des Schaltungssubstrats 10 aufgrund von Biegebeanspruchungen deutlich verringern.
Die erfindungsgemäße Topologie hinsichtlich der mit einem Verbindungsmaterial versehenen Verbindungsgebiete bzw. Verbindungsbereiche eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats zeichnet sich nun beispielsweise dadurch aus, dass ein erstes Foliensubstrat 20 verwendet wird, das mit wenigstens einem zweiten Foliensubstrat 40 mittels eines mechanischen Verbindungsmaterials, z. B. einem Klebstoff oder einem Lotmaterial, verbunden ist bzw. wird, wobei die geometrisch strukturierte Verbindungsstelle, d. h. das Verbindungsgebiet, von einer benachbarten geometrisch strukturierten Verbindungsstelle beabstandet und getrennt von demselben angeordnet ist, wobei eine geometrische Ausrichtung der Verbindungsgebiete beispielsweise senkrecht zu einer möglichen Biegung bzw. einem Vorzugsbiegeradius für das flexible, mehrschichtige Schaltungssubstrat 10 zumindest in dem Teilbereich verläuft. Eine mögliche Ausbildung der erfindungsgemäßen Topologie besteht nun darin, dass der Abstand (Mindestabstand) B₀ zwischen benachbarten Verbindungsgebieten beispielsweise mittels einer mathematischen Beschreibung näherungsweise vorgegeben wird mit
wobei erfindungsgemäß begrifflich unter dem näherungsweisen Wert eine Größenordnung des Abstandes B₀ zu verstehen ist.
Der Toleranzfaktor α₀ lasst in die Gleichung bzw. Bedingung eine gewisse Toleranz gegenüber der streng mathematischen Geometrie einfließen, um beispielsweise auch Fertigungstoleranzen, unterschiedliche Materialeigenschaften von Foliensubstraten usw. zu berücksichtigen.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Element einer Vorrichtung oder dessen Ausgestaltung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Elements, Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Claims

Flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrat (10), mit folgenden Merkmalen: einem ersten und einem zweiten flexiblen Foliensubstrat (20, 40), wobei zumindest ein Teilbereich der gegenüberliegenden Hauptoberflächen des ersten und zweiten Foliensubstrats mittels eines Verbindungsmaterials an einer Mehrzahl von getrennt angeordneten Verbindungsgebieten (32) miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsgebiete maximal eine Abmessung A₀ aufweisen und zumindest mit einem Abstand B₀ von einem benachbarten Verbindungsgebiet beabstandet sind, wobei der Abstand B₀ größer als die Abmessung A₀ ist, und wobei das Verbindungsmaterial an den Verbindungsgebieten (32) zumindest eine Dicke D₀ zur Beabstandung des ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) aufweist.
Schaltungssubstrat nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsgebiete (32) mit dem Verbindungsmaterial symmetrisch zueinander, in einer linearen Ausrichtung oder in einem orthogonalen Raster angeordnet sind, um eine Vorzugsbiegerichtung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats (10) in dem Teilbereich (12) zu erhalten.
Schaltungssubstrat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungsgebiete (32) eine kreisrunde, ovale oder rechteckige Grundform aufweisen.
Schaltungssubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verbindungsmaterial (33) ein Klebstoffmaterial oder ein Lotmaterial aufweist.
Schaltungssubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei an dem ersten und/oder zweiten Foliensubstrat (20, 40) ein schichtfömig ausgebildetes, elektrisches oder elektronischen Funktionselement angeordnet ist.
Schaltungssubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein elektrisches Verbindungselement zwischen einer ersten und zweiten Hauptoberfläche des ersten flexiblen Foliensubstrats (20) außerhalb des Bereichs der Verbindungsgebiete (32) angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung zwischen einem Funktionselement an der ersten Hauptoberfläche und einem Funktionselement an der zweiten Hauptoberfläche des ersten Foliensubstrats (20) herzustellen.
Schaltungssubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein elektrisches Verbindungselement zwischen dem ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrat an einem der Verbindungsgebiete (32) angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung zwischen einem Funktionselement an dem ersten Foliensubstrat (20) und einem Funktionselement an dem zweiten Foliensubstrat (40) herzustellen.
Schaltungssubstrat nach Anspruch 7, wobei das elektrische Verbindungselement an dem Verbindungsgebiet 32 einen leitfähigen Klebstoff oder ein leitfähiges Lotmaterial aufweist.
Schaltungssubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verbindungsmaterial (33) an den Verbindungsgebieten (32) der benachbarten Verbindungsbereiche (34) angeordnet ist, und wobei die Verbindungsbereiche (34) jeweils ein längliches Verbindungsgebiet (32) oder eine Mehrzahl von getrennten Verbindungsgebieten (32) aufweisen.
Schaltungssubstrat nach Anspruch 9, wobei die benachbarten Verbindungsbereiche (34) die Abmessung A₀ aufweisen und zumindest in dem Abstand B₀ angeordnet sind, und wobei der Abstand B₀ benachbarter Verbindungsbereiche (34) unter Berücksichtigung eines Soll-Biegeradius R₀ für den Teilbereich (12) des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats (10) folgende Bedingung erfüllt:
Schaltungssubstrat nach Anspruch 10, wobei der Abstand B₀ bezüglich des Soll-Biegeradius R₀ und der Abmessung A₀ ferner folgende Bedingungen erfüllt: B₀ < R₀/4 und B₀ > A₀.
Schaltungssubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in einem weiteren Teilbereich (14) des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) ein weiteres Verbindungsmaterial an einer Mehrzahl von weiteren Verbindungsgebieten, die getrennt zueinander angeordnet sind, aufgebracht ist, wobei die Verbindungsgebiete eine Abmessung A₁ aufweisen und zumindest mit einem Abstand B₁ von einem benachbarten, weiteren Verbindungsgebiet beabstandet sind, wobei der Abstand B₁ größer als die Abmessung A₁ ist, und wobei das weitere Verbindungsmaterial eine Dicke D₁ zur Beabstandung des ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) in dem weiteren Teilbereich aufweist.
Schaltungssubstrat nach Anspruch 12, wobei das weitere Verbindungsmaterial an den weiteren Verbindungsgebieten entlang weiterer, benachbarter Verbindungsbereiche aufgebracht ist, und wobei die weiteren Verbindungsbereiche jeweils ein längliches, weiteres Verbindungsgebiet oder eine Mehrzahl von getrennten, weiteren Verbindungsgebieten aufweisen.
Schaltungssubstrat nach Anspruch 12 oder 13, wobei die weiteren, benachbarten, Verbindungsbereiche die Abmessung A₁ aufweisen und zumindest in dem Abstand B₁ angeordnet sind, wobei der Abstand B₁ unter Berücksichtigung eines Soll-Biegeradius R₁ in dem weiteren Teilbereich (14) des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats (10) folgende Bedingung erfüllt:
Schaltungssubstrat nach Anspruch 14, wobei der Abstand B₁ bezüglich des Soll-Biegeradius R₁ und der Abmessung A₁ ferner folgende Bedingungen erfüllt: B₁ < R₁/4 und B₁ > A₁.
Flexibles, mehrschichtiges Schaltungssubstrat mit einem vorgegebenen Soll-Biegeradius R₀, mit folgenden Merkmalen: einem ersten und einem zweiten flexiblen Foliensubstrat (20, 40), die zumindest in einem Teilbereich (12) der gegenüberliegenden Hauptoberflächen des ersten und zweiten Foliensubstrats (20, 40) mit einem Verbindungsmaterial (33) an einer Mehrzahl von symmetrisch angeordneten und voneinander getrennten Verbindungsbereichen (32) mechanisch verbunden sind, wobei die Verbindungsbereiche ein längliches, zusammenhängendes Verbindungsgebiet (32) oder eine Mehrzahl von getrennten, zueinander ausgerichteten Verbindungsgebieten (32) aufweisen, und ferner maximal eine Abmessung A₀ aufweisen, wobei die benachbarten Verbindungsbereiche (34) zumindest einen Abstand B₀ zueinander aufweisen, wobei das Verbindungsmaterial (33) in den Verbindungsbereichen (34) zumindest eine Dicke D₀ zur Beabstandung des ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) aufweist, und wobei der Abstand B₀ folgende Bedingung erfüllt:
Schaltungssubstrat nach Anspruch 16, wobei die Verbindungsgebiete (32) mit dem Verbindungsmaterial (32) symmetrisch zueinander, in einer linearen Ausrichtung oder in einem orthogonalen Raster an der Hauptoberfläche des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) angeordnet sind, um eine Vorzugsbiegerichtung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats (10) in dem Teilbereich (12) vorzusehen.
Schaltungssubstrat nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei das Verbindungsmaterial (33) ein Klebstoffmaterial oder ein Lotmaterial aufweist.
Verfahren (80) zum Herstellen eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats (10), mit folgenden Schritten: Bereitstellen (82) eines ersten und eines zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40), wobei zumindest ein Teilbereich (12) einer Hauptoberfläche des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) an einer Mehrzahl von getrennt angeordneten Verbindungsgebieten (32) ein Verbindungsmaterial aufweist, wobei die Verbindungsgebiete (32) maximal eine Abmessung A₀ aufweisen und zumindest mit einem Abstand B₀ von einem benachbarten Verbindungsgebiet beabstandet sind, wobei der Abstand B₀ größer als die Abmessung A₀ ist, und wobei das Verbindungsmaterial an den Verbindungsgebieten zumindest eine Dicke D₀ zur Beabstandung des ersten und zweiten Foliensubstrats (20, 40) aufweist, und Verbinden (84) des ersten und des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) zumindest in dem Teilbereich (12) mittels des Verbindungsmaterials an den getrennten Verbindungsgebieten (32).
Verfahren nach Anspruch 19, ferner mit folgendem Schritt: Aufbringen (86) des Verbindungsmaterials an den Verbindungsgebieten, wobei die Verbindungsgebiete symmetrisch zueinander an der Hauptoberfläche des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) angeordnet werden, um nach dem Verbinden (84) des ersten und des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) eine Vorzugsbiegerichtung des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats (10) in dem Teilbereich (12) zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, ferner mit folgendem Schritt: Aufbringen von Klebstoffmaterial oder Lotmaterial als Verbindungsmaterial (33) an den Verbindungsgebieten (32) an der Hauptoberfläche des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40).
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, ferner mit folgendem Schritt: Aufbringen eines schichtförmig ausgebildeten, elektrischen oder elektronischen Funktionselements (60) an dem ersten und/oder zweiten Foliensubstrat (20, 40).
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, ferner mit folgendem Schritt: Anordnen eines elektrischen Durchkontaktierungselements zwischen den zwei Hauptoberflächen des ersten und des zweiten Foliensubstrats (20, 40), in einem Bereich außerhalb der Verbindungsgebiete (32), um eine elektrische Verbindung zwischen einem Funktionselement an der ersten Hauptoberfläche und einem weiteren Funktionselement an der zweiten Hauptoberfläche des ersten Foliensubstrats (20) herzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, ferner mit folgendem Schritt: Anordnen eines elektrischen Verbindungselements zwischen dem ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrat (20, 40) an einem der Verbindungsgebiete (32), um eine elektrische Verbindung zwischen einem Funktionselement an dem ersten Foliensubstrat (20) und einem Funktionselement an dem zweiten Foliensubstrat (40) herzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, ferner mit folgendem Schritt: Aufbringen des Verbindungsmaterials an den Verbindungsgebieten (32) entlang von benachbarten, sich entlang einer geradlinigen oder gekrümmten Verbindungslinie erstreckenden Verbindungsbereichen (34), wobei die Verbindungsbereiche (34) jeweils ein längliches, zusammenhängendes Verbindungsgebiet (32) oder eine Mehrzahl von getrennt angeordneten, zueinander ausgerichteten Verbindungsgebieten (32) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die benachbarten Verbindungsbereiche (34) höchstens die Abmessung A₀ aufweisen und zumindest in dem Abstand B₀ zueinander beabstandet angeordnet sind, und wobei der Abstand B₀ unter Berücksichtigung eines Soll-Biegeradius R₀ für den Teilbereich (12) des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats (10) folgende Bedingung erfüllt:
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Abstand B₀ bezüglich des Soll-Biegeradius R₀ und der Abmessung A₀ ferner folgende Bedingungen erfüllt: B₀ < R₀/4 und B₀ > A₀.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit folgendem Schritt: Aufbringen eines weiteren Verbindungsmaterials an einer Mehrzahl von weiteren, getrennt angeordneten Verbindungsgebieten in einem weiteren Teilbereich (14) des ersten und/oder des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40), wobei die weiteren Verbindungsgebiete jeweils eine Abmessung A₁ aufweisen und zumindest mit einem Abstand B₁ von einem benachbarten, weiteren Verbindungsgebiet beabstandet sind, wobei der Abstand B₁ größer als die Abmessung A₁ ist, und wobei das weitere Verbindungsmaterial eine Dicke D₁ zur Beabstandung des ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) in dem weiteren Teilbereich (14) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, ferner mit folgendem Schritt: Aufbringen des weiteren Verbindungsmaterials an den weiteren Verbindungsgebieten von benachbarten, sich entlang einer geradlinigen oder gekrümmten Verbindungslinie erstreckenden weiteren Verbindungsbereichen, wobei die weiteren Verbindungsbereiche jeweils ein weiteres, längliches, zusammenhängendes Verbindungsgebiet oder Mehrzahl von weiteren, getrennten, zueinander ausgerichteten Verbindungsgebieten aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei die weiteren, benachbarten Verbindungsbereiche die Abmessung A₁ aufweisen und zumindest in dem Abstand B₁ angeordnet sind, und wobei der Abstand B₁ unter Berücksichtigung eines Soll-Biegeradius R₁ des flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats folgende Bedingung erfüllt:
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Abstand B₁ bezüglich des Soll-Biegeradius R₁ und der Abmessung A₁ ferner folgende Bedingungen erfüllt: B₁ < R₁/4 und B₁ > A₁.
Verfahren (90) zur Herstellung eines flexiblen, mehrschichtigen Schaltungssubstrats mit einem Soll-Biegeradius R₀, mit folgenden Schritten: Aufbringen (92) eines Verbindungsmaterials zumindest in einem Teilbereich einer Hauptoberfläche eines ersten und/oder eines zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) an einer Mehrzahl von symmetrisch angeordneten und voneinander getrennten Verbindungsbereichen (32), wobei die Verbindungsbereiche (32) ein längliches, zusammenhängendes Verbindungsgebiet (32) oder eine Mehrzahl von getrennten, zueinander ausgerichteten Verbindungsgebieten (32) aufweisen, und ferner höchstens eine Abmessung A₀ aufweisen, wobei die benachbarten. Verbindungsbereiche (34) zumindest einen Abstand B₀ zueinander aufweisen, wobei das Verbindungsmaterial in den Verbindungsbereichen (34) zumindest eine Dicke D₀ zur Beabstandung des ersten und zweiten flexiblen Foliensubstrats zumindest in dem Teilbereich (12) aufweist, wobei der Abstand B₀ folgende Bedingung erfüllt:
Verbinden (94) des ersten und des zweiten flexiblen Foliensubstrats (20, 40) zumindest in dem Teilbereich (12) mittels des Verbindungsmaterials an den Verbindungsgebieten (32).